南京市热岛效应时空特征的遥感分析

城市热岛效应是城市化对城市气候影响最典型的表现, 不同城市由于其城市化水平、城市性质、规模以及自然条件的不同而具有不同的时空特征。利用高空间分辨率的Landsat TM 和高时间分辨率的MODIS 相结合定量地分析了南京市热岛效应的时空特征, 并探讨了遥感尺度对城市热岛效应时空特征的影响。结果表明: 南京市热岛效应日特征为白天大于夜晚; 季节特征从热岛强度和热岛范围两方面来说明, 热岛强度: 秋季> 夏季> 春季> 冬季, 分布范围: 夏季> 秋季> 春季> 冬季; 空间上存在3 个分布广且连续的强热岛区, 最大的热岛呈组团状分布、第二的呈线状分布、第三的热岛呈带状分布; 不同遥感尺度下观测到的城市热岛效应强度和范围不同。     

孔隙流动数值模拟建模方法及孔隙流速分布规律

土体渗流的微观机制是孔隙流动,孔隙流速的不均匀造成的“优势流”现象,普遍存在于渗流过程中。孔隙流速的模拟在溶质运移、渗透破坏等领域具有重要的意义。根据无黏性土体沉积的性质,按照给定的颗粒组成,计算出一定质量的颗粒所属每个粒组的颗粒的数量,然后利用PFC^3D软件在限定范围内生成颗粒,并模拟颗粒的沉积过程;用一个代表剖面对得到的土体模型进行剖切,得到颗粒剖面,再利用布尔运算中的“差集”运算得到孔隙范围,即流体的求解域。给求解域施加一定的边界条件使其发生宏观上的一维流动,利用有限体积法对流动进行数值模拟与计算,得到孔隙中的流速分布;通过分析孔隙流动中的优势流现象,利用统计方法对断面上的孔隙流速进行统计,并利用卡方检验法对孔隙流速的分布规律进行检验,发现孔隙流速服从伽玛分布。     

基于本构积分算法的岩体结构面三维弹塑性有限元模型

通过应用非关联塑性理论得到结构面的三维结构面本构关系,定义加载剪涨段和反向剪缩段以适应多方向的复杂加卸载条件,修正以往模型只能剪涨的问题,并考虑了结构面的软化效应。为了这个本构关系能够很好的用于实际工程的有限元计算,结合ABAQUS二次开发功能,编制了UEL用户自定义单元子程序。算法采用后退Eular法,以避免在有限元计算中出现应力状态偏离屈服面的情况,提出了基于本构积分算法的结构面单元,以及与其一致的算法模量,应对不平滑的屈服面展示了良好的收敛性和计算速度。最后进行数值实验,分别模拟了直剪实验,循环剪切实验和约束刚度实验。通过与实验结果的比较,确认了模型的合理性。     

含弱面砂岩非线性黏弹塑性流变模型研究

 利用CSS–3940YJ型岩石剪切流变试验机,对向家坝水电站左岸坝基挤压带含弱面砂岩进行剪切流变试验。试验结果表明：该岩石属于典型的软岩,在恒定剪应力水平下具有显著的亚稳定蠕变特性。在应力达到一定水平时,岩石经过衰减和亚稳定蠕变之后发生加速蠕变破坏。根据含弱面砂岩剪切蠕变特性,对非线性流变元件进行改进,定义其在应力阈值前后分别等同于牛顿黏壶和非线性黏塑性体。将改进的元件与广义Kelvin模型串联,组合成四元件流变模型。该模型可以充分反映岩石亚稳定蠕变和加速蠕变特征,并具有结构简单、参数少的优点。推导四元件流变模型的本构方程,从理论上对岩石非线性蠕变特性进行分析。采用所建立的模型对岩石进行剪切流变力学参数辨识,并研究应力水平超过阈值后的参数辨识方法。通过模型计算结果与试验结果的比较,对提出的非线性黏弹塑性流变模型进行验证,显示所建模型的正确性与合理性。     

碧口心墙堆石坝抗震复核分析

 经历“5•12”汶川大地震后,碧口心墙堆石坝出现不同程度的震损现象。根据汶川地震自由场峰值加速度随断层距的衰减关系,利用距坝址较近的文县地震台站(062WIX)实测记录,推求碧口水电站坝址岩基输入加速度时程。通过类比相关工程室内大型动三轴试验资料,结合筑坝材料的工程特性,确定大坝填料的动力模型参数。基于三维动力有限元分析TSDA程序,计算得到的大坝震后永久变形、心墙动孔隙水压力与实测资料较为接近;大坝的绝对加速度反应不大,最大放大倍数仅为2.36倍,坝基防渗墙的动力反应也较小。由于坝址区位于汶川地震发震断层的上盘,虽然地震持续时间较长,但地震波的高频分量发育,大坝的动力反应小于依据《水工建筑物抗震设计规范》设计反应谱合成规范波的对应值。研究结果表明,采用现代重型振动碾压技术填筑的碧口心墙堆石坝具有良好的抗震性能,现阶段土石坝抗震计算理论与方法基本合理。     

水平运动模拟器复演随机海浪谱实验

设计了一种水平随机运动模拟器,并基于模型实验研究了该水平运动模拟器复演宽频带Bretschneider谱(B谱)与窄频带JONSWAP谱(J谱)所生成随机运动位移的能力及其关键影响因素。通过改变谱峰周期和有效波高讨论了两种海浪谱所生成水平随机运动位移的极值及与随机运动位移相应的频谱密度特征,确定了谱峰周期及有效波高对水平运动模拟器冲程的影响规律。基于实测频谱密度与理论谱之间的拟合优度,发现该模拟器对宽频带的B谱具有较高的复演精度,而对能量分布相对集中的窄频带J谱的复演精度相对较低,并且发现谱峰周期是影响J谱实测谱与理论谱拟合优度的主要因素,同时由J谱生成的随机运动位移的标准差及相应频域中能谱密度的方差均大于B谱,表明J谱相对B谱而言是一种高离散度的谱型,在运动模拟器中很难被精确复演为随机运动位移。     

邓肯–张模型参数反演的不唯一性

对邓肯–张模型的特点进行了分析，指出待反演的参数中若同时包含破坏比R_f、凝聚力C和内摩擦角φ容易导致反演失败的原因在于反演结果不唯一所引起的数值奇异。证明了不唯一性源于参数R_f，C，φ之间的一种特殊相关性，即，对于任一特定的应力状态，有无数种R_f，C，φ组合可以保证R_fS（破坏比R_f与应力水平S的乘积）取值不变并获得相同的切线模量Et和切线泊松比ν_t，导致满足反演目标函数获得相同最小值的参数组合出现不唯一性。提供了相应的解决方法，即重新拟定反演参数或约束R_f，C，φ中的某些参数，以确保模型参数的可辨识性。     

基于小波熵技术的波纹管压浆质量无损检测

提出了一种基于小波熵的波纹管超声无损检测方法,通过对回波信号进行小波熵技术处理和对熵值的不同来判断波纹管压浆相对密实程度。利用有限元进行了理论模拟仿真,研究了声场,通过仿真数据进行熵分析,结果表明,缺陷处的小波熵值较小,且缺陷越大熵值越小。通过实际制作模型并测量,得到了与仿真一致的结果。     

V形布局起伏地形上布拉格共振引起的波能聚焦特性研究

基于高阶谱(HOS)方法,文章建立了考虑起伏地形上三维布拉格共振的数值模型。基于该模型探讨了地形为V形空间布局时的波能聚焦特性,对比分析了地形不同夹角(α)下波能聚焦点处的聚焦效果。试验结果表明:V形布局中不同的α有着不同的聚波特性,通过优化α,可以很大程度上提高波能聚焦效果;当145°α180°时,波能聚焦效果较好,波能聚焦点处的振幅可达到初始入射波振幅的1.70倍以上,其中α=162.24°时,波能聚焦效果最优,最大振幅增大2.87倍。     

内蒙古河套灌区土壤性质空间变异性分析——以解放闸灌域和永济灌域为例

以河套灌区解放闸灌域和永济灌域中的田间土壤粒径、含水率及电导率为研究对象,探究灌域土壤性质的空间变异性。对研究区田间土壤进行采样,运用经典统计学与地统计学方法对土壤性质的空间变异性和分布规律进行研究。结果表明：研究区内土壤粒径、含水率、电导率的变异系数介于10％~100％之间,属于中度变异;研究区内土质以壤土和粉砂壤土为主,占研究区总面积的72％~76%,秋季土质多样性高于春季;不同土壤质地下含水率和电导率的空间变异性不同,其中壤土的土壤含水率空间变化最大,壤土和粉砂壤土的电导率空间变化最大。解放闸灌域和永济灌域土壤性质的空间变异程度为中等变异。